L'ingegneria dei tessuti dipende da tempo da scaffold geometricamente statici seminati con cellule in laboratorio per creare nuovi tessuti e persino organi. Il materiale dell'impalcatura, solitamente una struttura polimerica biodegradabile, viene fornito con le celle e le celle, se fornito con i giusti nutrienti, poi si sviluppano in tessuto mentre l'impalcatura sottostante si biodegrada. Ma questo modello ignora i processi morfologici straordinariamente dinamici che sono alla base dello sviluppo naturale dei tessuti.

Ora, i ricercatori dell'Università dell'Illinois di Chicago hanno sviluppato nuovi idrogel 4-D, materiali 3-D che hanno la capacità di cambiare forma nel tempo in risposta a stimoli, che possono trasformarsi più volte in modo preprogrammato o su richiesta in risposta a stimoli esterni. segnali di innesco.

In un nuovo Scienze avanzate studio, i ricercatori dell'UIC, guidato da Eben Alsberg, mostrano che questi nuovi materiali possono essere utilizzati per aiutare a sviluppare tessuti che assomigliano più da vicino alle loro controparti naturali, che sono soggetti a forze che guidano il movimento durante la loro formazione.

"Gli idrogel possono essere programmati o indotti a subire più cambiamenti di forma controllabili nel tempo. Questa strategia crea condizioni sperimentali per imitare o stimolare parzialmente i continui cambiamenti di forma diversi che subiscono i tessuti in via di sviluppo o in guarigione, e potrebbe permetterci di studiare la morfogenesi e anche aiutarci a progettare architetture tissutali che assomigliano più da vicino ai tessuti nativi, " ha detto Alsberg, il professore di ingegneria biomedica Richard e Loan Hill e l'autore corrispondente sul documento.

Il nuovo materiale è costituito da diversi idrogel che si gonfiano o si restringono a velocità e dimensioni diverse in risposta all'acqua o alla concentrazione di calcio. Creando schemi di stratificazione complessi, i ricercatori possono guidare il materiale del conglomerato a piegarsi in un modo o nell'altro mentre gli strati si gonfiano e/o si restringono.

"Possiamo cambiare la forma di questi materiali regolando, Per esempio, la quantità di calcio presente, " ha detto Alsberg, che è anche professore di ortopedia, farmacologia e ingegneria meccanica e industriale presso l'UIC.

Nei loro esperimenti, i ricercatori sono stati in grado di far formare l'idrogel in tasche di forma simile agli alveoli, le minuscole strutture a forma di sacco nel polmone dove avviene lo scambio di gas.

Non solo gli idrogel di Alsberg sono in grado di cambiare la loro architettura più volte, ma sono anche altamente citocompatibili, il che significa che possono avere cellule incorporate e le cellule rimangono vive, cosa che molti materiali 4-D esistenti non sono in grado di fare.

"Non vediamo l'ora di spingere i limiti di ciò che i nostri sistemi idrogel unici possono fare in termini di ingegneria dei tessuti, " disse Aixiang Ding, ricercatore post-dottorato presso l'UIC e co-primo autore dell'articolo. Oju Jeon dell'UIC, professore di ricerca, è anche un co-primo autore.